第2章 地质构造.ppt

一组地质构造现象图片 第一节地质作用与地壳运动一 地质作用地质作用 促使地壳演变和发展的各种作用 按能量来源分为内动力地质作用 外动力地质作用 一 内动力地质作用有以下四种基本类型 1 地壳运动 2 地震作用 3 岩浆及火山作用 4 变质作用 二 地壳运动地壳运动 指地壳在内动力作用的影响下而引起的变形和变位 主要形式有水平运动垂直运动 一 水平运动大陆飘移假说 大陆漂移 swf 二 垂直运动 沧海桑田 是古人对地壳垂直运动的一种描述 第二节地史纲要地史学 研究地壳发展历史的科学称 一 地质年代的概念地质年代包括绝对年代 指地层形成到现在的实际年数 相对年代 指地层形成的相对新老关系 综合各种因素地质年代单位分为 宙 代 纪 世相应年代地层单位为 宇 界 系 统 两者一一对应关系如下 地质年代单位年代地层单位宙 宇代 界纪 系世 统期 时 阶 时带 第四纪 Q 新生代 Kz 第三纪 R 白垩纪 K 中生代 Mz 侏罗纪 J 三叠纪 T 显生宙二叠纪 P 晚古生代石炭纪 C 泥盆纪 D 古生代 Pz 志留纪 S 早古生代奥陶纪 O 寒武纪 E 震旦纪 z 元古代 Pt 隐生宙太古代 Ar 地质年代螺旋图 swf 二 地层年代的确定 一 绝对年代的确定利用放射性同位素衰变原理来测定的绝对年代 放射性同位素是不稳定的 它经常在裂变 释放出能量 最后变成稳定的 终极元素 放射性元素都具有固定的衰变常数 矿物中放射性同位素蜕变后剩下的母体同位素含量 N 与蜕变而成的子体同位素含量 D 可以测出 根据公式就可计算出该放射性同位素的年龄 放射性同位素种类很多 能够用来测定地质年代的必须具备以下条件 1 具有较长的半衰期 2 在岩石中有足够的含量 可以分离出来测定 3 其子体同位素易于富集并保存下来 二 相对年代的确定地层层序法古生物法岩性对比法 1 地层层序法原始产出的地层具有原始水平下老上新 根据地层层序律 地层上新下老 2 古生物法地球上生物的演变是从简单到复杂 从低级到高级一定种属的生物生活在一定的地质年代 相同地质年代的地层里 必然保存着相同或相近种属的化石 标准化石 历时代短 特征显著 数量众多 分布广泛的化石 3 岩性对比法同一地质时代 同样地质环境下所形成的岩石 在岩石成分 结构 构造 岩性组合具有相似的岩性 地质地理坐标 地质地理学中 以水平面为基准 以正北方向为起点 顺时针旋转一周所构成的坐标系来表示方位 3600N00 W2700 S1800 E900 问E S W各为多少方位角度 160 代表什么方位 300 呢 地质图上 则先按 上北下南 左西右东 定正方位 再运用该体系 野外测定地层产状用地质罗盘 常用的产状记录格式为 倾向 倾角 如120 30 265 60 问 由唯一的倾向可推得两个走向 那么由走向是否可推求唯一的倾向 平面地质图上30 是常用产状标准形式 长线 走向 短线代表倾向 而30 代表了岩层倾角 第三节水平构造和倾斜构造一 水平构造水平构造 指岩层保持近于水平状态的地质构造 倾斜角度小于5 的岩层 称为水平岩层 二 倾斜构造倾斜构造 水平岩层经构造变动 变成与水平面成一定倾角的岩层构造 单斜构造 在一定范围内 岩层倾斜方向和倾斜角度大体一致的岩层 根据单斜构造岩层倾角大小可形成的地貌形式单面山 倾角小于35 猪背岭 倾角大于35 三 岩层产状岩层产状 岩层的空间位置 岩层的产状要素常以 走向 倾向 倾角 走向 倾斜岩层的层面和任一水平面的交线 倾向 倾斜线在水平面上的投影所指的方向 倾角 岩层的层面与水平面的最大夹角称为倾角 岩层产状 swf 走向 倾向和倾角的含义及关系 1 小测望标2 反光镜3 磁针制动器4 圆水准器5 长测望标6 短照准合页7 磁针8 长水准器9 测斜仪10 水平度盘11 度盘罗旋12 垂直度盘 第四节褶皱构造褶皱 岩层在构造运动作用下 产生的一系列连续的现象 褶皱和断层 swf褶皱的形态多种多样 但其基本形态只有两种背斜向斜 褶皱的基本形式背斜向斜 一 褶皱要素褶曲 是岩层的一个弯曲 任何褶曲都具有以下基本要素 核部 指褶曲的核心部分 翼 褶曲核部两侧的岩层 轴面 大致平分褶曲的假想面 轴线 指轴面与水平面的交线 枢纽 褶曲轴面与岩层层面的交线 背斜的枢纽称为脊线 向斜的枢纽称为槽线 褶曲要素E 翼 F 核部 ABCD 轴面 BC 枢纽 AD 轴线 二 褶皱的基本类型常见的有三种 一 按褶皱轴面和两翼岩层的产状分类 直立褶皱 倾斜褶皱 倒转褶皱 平卧褶皱 二 根据褶皱枢纽产状的分类 水平褶皱 倾伏褶皱 三 按褶皱在平面上的形态分类 线状褶皱 短轴褶皱 穹窿和构造盆地 褶皱按轴面和两翼岩层产状分类 a 直立褶皱 b 倾斜褶皱 c 倒转褶皱 d 平卧褶皱 水平褶皱倾伏褶皱倾竖褶皱 直立褶皱斜歪褶皱同斜褶皱平卧褶皱翻卷褶皱 伊拉克和伊朗交界附近的背斜山 美国怀俄明州的穹隆山 三 褶皱的野外识别查明地层的层序和地层的时代 并测量岩层的产状 然后根据以下几点分析判断是否有褶皱存在 并确定是向斜还是背斜 1 岩层对称重复出露 可确定有褶皱构造 2 对比褶皱核部和两翼岩层的新老关系 判断是背斜还是向斜 3 根据两翼岩层的产状 判断褶皱是直立的 倾斜的 还是倒转的 4 根据褶皱枢纽是否倾伏 确定褶皱是水平褶皱或倾伏褶皱 1 向斜 对称 重复特点是 中间新 两侧老 DSOSDSOOSDSOO 原形态风化 剥蚀后 剖面 平面形态 2 背斜 对称重复特点 中间老 两侧新 DS ODSOSD DSOSD 原形态风化 剥蚀后 剖面 平面形态 练习1 用虚线恢复原来完整的褶皱并指明其几何形态类型 已经恢复的原来完整的褶皱形态 同斜背斜 同斜背斜 同斜向斜 扇形向斜 练习2 下图中有几个褶皱 基本形式各是什么 COSOSDCDS ZD COS 第五节断裂构造断裂构造 岩石的完整性和连续性因受力发生破坏的现象 断裂构造的表现形式有节理 断层一 裂隙 节理 节理 裂隙 岩石破裂而并未发生明显的相对位移的一种断裂构造 裂隙的分类方法很多 根据力学成因 可分为剪裂隙 张裂隙张剪节理的形成 swf 二 断层断层 岩石在力的作用下发生破裂 破裂面两侧的岩块有明显位移的断裂构造称断层 断层 swf褶皱和断层 swf 一 断层要素断层要素1 断层面和断层破碎带2 断层线3 断盘4 断距 断层两盘相对错开的距离 总断距 水平断距 铅直断距 断层要素e 断层破碎带 f 影响带 ab 断距 华山断层 美国圣安德列斯断层的航空照片 二 断层的类型1 根据两盘的相对位移 断层可划分为正断层 逆断层 平移断层 正断层 逆断层根据断层面倾角大小 可将逆断层分为 冲断层断层面倾角大于45 的逆断层 逆掩断层断层面倾角在45 25 之间辗掩断层断层面倾角小于25 的逆断层 3 平移断层 2 根据断层面产状与地层产状的关系 可将断层分为 1 走向断层断层走向与地层走向基本平行 2 倾向断层断层走向与地层走向基本垂直 3 斜向断层断层走向与地层走向斜交 4 顺层断层断层面与层面大致平行 正断层 逆断层 平推断层示意图 A 岩层未断开 B 正断层 C 逆断层 D 平推断层 多个正断层可组合形成的地形地貌地堑地堑与地垒 swf地垒阶梯式构造多个逆断层可组合形成的地形地貌形态迭瓦式构造 A 地堑 地垒 阶梯式断层 B 迭瓦式构造 3 根据断层的力学性质 可将断层分为 1 压性断层 2 张性断层 3 扭性断层 三 断层的野外识别调查时可利用如下特征作为识别断层的标志 1 地层的重复或缺失 2 岩层 岩脉或早期断层中断 3 断层破碎带及构造岩4 断层擦痕5 牵引构造及伴生裂隙6 地貌及地下水特征在地貌上 形成断层崖 三角面山 山脊的错断 山地突然与平原相接触等现象 温泉沿一定方向呈带状分布 练习 地层的不对称重复与缺失 是判别断层存在的重要依据 也可以此与褶皱构造相区别 CDSOCDCPT P 断层造成的地层重复与缺失 a c 正断层 重复 f 正断层 缺失 b d 逆断层 缺失 e 逆断层 重复 第六节地质图一 地质图的基本内容 地质图都是在地形图基础上绘制的 地形等高线的制作过程 swf地形剖面图的制作1 swf地形剖面图的制作2 swf地形图的绘制1 swf一幅完整的地质图应包括平面图 地质剖面图 地层柱状图 一 地质图的类型一般常用的地质图有以下几种 l 普通地质图2 地貌及第四纪地质图3 水文地质图4 工程地质图 黑山寨地区地质图 钻孔柱状地质图 剖面地质图 二 地质图的一般要素地质图应有图名 图例 比例尺 编制单位 编制日期 地质图图例中 地层图例严格地要求自上而下或自左而右 从新地层到老地层排列 根据工程的类型 规模 设计阶段和地质条件的复杂程度决定地质图比例尺的大小 比例尺 即缩尺 表明图上距离与实距的比例关系 反映图幅对实际地质情况反映的详尽程度 如 1 10000 图上1cm 实距10000cm即100m一般比例尺越大 对地质情况反映越详尽 但容纳的实际区域面积越小 数字式比例尺 如1 10001 500001 1000000等线条式比例尺 如01020304050km优点是可随图幅伸缩变化 较准确 二 地质条件在地质图上的表示方法地质图上主要反映地层岩性和地质构造等地质条件 不同的符号用不同的地质符号表示 一 地层岩性地层岩性是通过地层分界线 地层分界线的表示在地质图上有以下几种情况 l 层状岩层 1 水平岩层水平岩层地层分界线在地质图上与地形等高线平行或重合 2 倾斜岩层当岩层倾向与地形坡向相反时 地层分界线和地形等高线向相同方向弯曲 当岩层倾向与地形坡向一致 且岩层倾角小于地形坡角时 地层分界线和等高线弯曲方向相同 3 直立岩层 一般为直线 只有当其岩层走向改变或弯曲时 地层分界线才相应地转折或弯曲 第四系松散沉积层和基岩的分界线较不规则 岩浆岩类岩体的形状不规则 地层分界线表示在地质图上常为不规则的分界线 二 地质构造岩层产状 褶皱 断层及地层接触关系 在地质图上的表示方法如下 1 岩层产状 2 褶皱 3 断层4 地层接触关系地层接触关系表示不同地质年代的地层在空间上的接触形式 概括说来 地层的接触关系有以下五种 1 整合接触 2 假整合接触 3 不整合接触 4 沉积接触 5 侵入接触 地层的接触关系示意图 三 地质剖面图和综合地层柱状图的编制 一 地质剖面图首先要在平面图中确定剖面线的位置 剖面线的方向应当尽量垂直主要构造线 然后 再根据岩层倾向 倾角 断层面产状等画出岩性及断层符号 最后再标出剖面线方向 写上图名 图例 比例尺等 四 地质图的阅读分析 一 阅读地质图的方法 l 看图名和比例尺 以了解地质图所表示的内容 图幅位置 范围及其精度 2 阅读图例 了解图中出露的地层特征 3 分析地形地貌 了解本区的地形起伏 山川形势及地貌特征等 4 分析地层产状 地形关系和不同地质时代地层的分布规律 岩性特征及接触关系 了解区域地层的基本特点 5 分析本地区地质构造形态的基本特征 6 综合分析各种地质现象之间的关系 规律性及其区域地质发展简史 7 在上述阅读分析的基础上 结合工程建设的要求 对图幅范围内的区域地层 岩性和地质构造特征 进行初步分析评价 一定的构造应力就可以形成一定类型和一定空间产状的地质构造 那么反过来 自然可以根据一定地质构造的空间分布特征反推出构造应力场的方向 其中最常用的一种方法就是利用多组剪节理的优势走向来判定构造应力场的主压应力 1的方向 因为共轭X型剪节理的走向与 1的方向有非常确定的关系 补充内容四 构造应力推演 节理走向玫瑰花图 节理走向玫瑰图的做法及结果分析过程是 1 野外测量节理产状 常用记录格式为 走向 倾向 倾角 如15 NW 31 205 SE 30 2 资料整理 将节理的走向方位角度由小到大排序 并全部换算到0 90 和270 360之间 即地质地理坐标上半圆 如 上面205 SE 30 中205 应换算为 25 样图 3 统计计算 选择适当的方位角组距 一般20 10 或15 作组距 进行分组统计 并计算每组节理走向的组中值和频数 条数 组中值 各组内所有走向值的算术平均值 节理走向分组统计表 4 作走向玫瑰花图 以最大的频数为半径 绘一上半圆 用量角器标出方位角度值 按组中值和频数 线段长 描点 然后按点的顺序连成线 最终绘制成节理走向玫瑰花图 1326